1978年,博世是世界上首家推出电子控制功能的ABS防抱死制动系统的公司。因为ABS能够防止车轮抱死,驾驶者可以更安全的制动,即使当车辆全力制动或者在光滑道路上行驶时,车辆可以跟从驾驶者的转向移动。车辆不仅保持稳定,驾驶者可以避让障碍物,而且总体上可以缩短制动距离。ABS是首个安装在车辆上的主动安全系统。在1986年,基于ABS平台的TCS牵引力控制系统问世了。1995年博世又开发了电子稳定程序(ESP®)。现在,全球大约四分之三的车辆已配备了ABS。
ABS – 将想法付诸实践的漫长过程
自从20世纪初,防止车轮抱死就成为了一项研究目标,它不仅应用在车辆上,也应用在火车和飞机上。早在1936年博世就已经注册了一项防止机动车辆车轮抱死的“机械”专利。所有的早期设计都有着同样的问题:因过于复杂而容易导致失败,并且它们运作太慢。Teldix公司在1964年开始研究这个项目。它的ABS研究很快被博世全部接管。两年内,首批ABS测试车辆已具有缩短制动距离的功能。转弯时车辆转向性和稳定性也被保证。但是当时应用的大约1,000个模拟部件和安全开关,意味着这个被称为ABS1的系统的电子控制单元的可靠性和耐久性还不能够满足大规模生产的要求 — 以上两项属性都需要改进。数字技术和集成电路(ICs)的到来最终允许电子部件的数量降低到140个。这些发展很大程度上得益于博世在最近的电子发动机管理的发展过程中获得的技术。经过14年的发展,最终一切都在1978年变为了现实:这套被博世称为ABS 2的系统开始安装作为选配配置,并装配在梅赛德斯-奔驰S级车上,然后很快又配备在了宝马7系列豪华轿车上。
ABS – 是怎样工作的
第一代ABS的基本设计一直延续到今天。四个车轮中的每一个都有一个轮速传感器,它可以测量出车轮的转动速度,并且把这些信息传递到控制单元。根据这些数据,液压调节模块中的电磁阀被指示打开或关闭每个车轮的制动线。回流泵确保即使ABS干预时间相当长时,制动踏板和液压模块之间仍有充足的制动液。如果某一车轮在全力制动时将要抱死,该系统仍持续降低该车轮的液压,直到抱死的危险解除。一旦车轮转动正常,制动压力又会增大。这种压力的增加和释放一直持续到驾驶者减小施加在制动踏板的力量,或者直到车轮抱死的趋势被解除了。例如,如果地表有更大的抓地力,回流泵的工作可以通过制动踏板上的波动而被感知。
ABS – 系统提升和附加功能
在随后的时间里,研发者集中于简化系统。在1989年,博世的工程师成功地将一个混合的控制单元直接附在了液压模块上。这样他们就无需连接控制单元和液压模块的线束,也无需接插件,所以显著地减轻了ABS 2E的整体重量。博世的工程师在1993年,使用新的电磁阀创造了ABS 5.0,并且在后来的几年研发了5.3 和5.7 版。新ABS的主要特性是再次极大地减轻了重量并增加了更多功能,如电子分配制动压力,从而取代了减轻后轴制动压力的机械机构。
ABS8于2001年首次被推出,它是目前最新的一代ABS。它是模块化设计,允许各种不同复杂度的制动控制系统(ABS,TCS,ESP®)以非常相似的方式生产。这就可以最优化的协调开发与生产。目前,所有博世生产的系统,都是以统一的质量标准在国际开发和生产网络的基础上制造的。这意味着我们大多数的ABS系统是从与汽车制造商所在地相配套的ABS组装线生产的。
随着技术的不断进步,系统的范围和功能也增加了。例如, 1986年博世开始量产以ABS为基础的防止车轮打滑的TCS牵引力控制系统。危急驾驶状况不仅会在制动时发生,而且会在任何需要把强烈的纵向力转到轮胎和地面之间的接触区域情况下,如起步与加速时,特别在光滑的道路,坡道和弯道起步与加速时发生。通过增加一个发动机管理系统与ABS的接口,TCS可以使用降低单个驱动轮扭矩的方式防止驱动轮打滑。TCS在ABS的基础上的一个合理拓展,提供了车辆在加速时的安全保障。
电子稳定程序ESP®整合了ABS和TCS的功能,并且增加横摆力矩控制 — 防侧滑的功能。在紧急操控,如快速转向、反向转向、紧急变道、紧急避让等危急情况下,ESP®能够帮助驾驶者保持对车辆的控制。
电子稳定程序ESP®时刻待命。每秒25次监测微处理器, 比较驾驶者的意图是否与车辆行驶的方向一致。如果车辆运动的方向不一致——转向不足或者转向过度—— ESP®能够监测出危急的情况并立即作出反应。为了实现以上功能,ESP®利用车辆制动系统来操控车辆回到正确的轨道。精确的制动力直接作用于单个车轮,比如反向转向不足时的内后轮,或者过度转向时的外前轮。这些选择性的制动干涉,车辆就可以按驾驶者的意图作出反应。为了最优的行驶稳定性,ESP®不但能够干涉制动,而且能够直接作用于发动机以加速车轮。ESP®充分降低了操控过程的复杂性,并降低了对驾驶者的需求。ABS, TCS, ESP®都是由博世引入市场的。
ESP®增强道路的安全性
车辆失控或侧滑,已经被证实是预碰撞阶段主要的危险因素。一项关于碰撞侧滑事故的国际性对比证实:至少20%的致伤的交通事故和40%的致命的交通事故,都是由车辆侧滑引起的。此项数据来自全球范围,所以可被认为是相对保守的统计数据。例如,一项德国深度交通事故的研究(GIDAS)数据表明:交通事故中由侧滑引起的严重伤害比率高达48%。
在许多国家,ESP®在车辆上的广泛使用已经允许评估它在真实碰撞中的效果。评估ESP®效果的研究已经在日本、德国、瑞典、法国和美国进行过。所有这些研究使用了不同的方法和不同类型的汽车,包括轿车和SUV,但都确认了ESP®在不同路面的益处。由于有更多早期数据的研究中发现现在已经被证实,并且更多精确的分析使得人们对一系列条件下ESP®的有效性有了更详细的理解。毫无疑问,ESP®在降低单车车辆(轿车和SUV)事故上高度有效。研究估计ESP®降低了30%-50%的轿车单车致命事故和50%-70%的SUV单车致命事故。